[發明專利]半導體結構及形成半導體結構的方法

有效

• 申請號: 201210005700.0
• 申請日: 2012-01-09
• 公開（公告）號: CN103050511A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 姚福偉;許竣為;游承儒;余俊磊;楊富智;熊志文
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/10
• 分類號: H01L29/10;H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 北京德恒律師事務所 11306
• 代理人: 陸鑫;房嶺梅

技術領域

本發明總體上涉及半導體結構，更具體地說，涉及高電子遷移率晶體管(HEMT)和形成高電子遷移率晶體管的方法。

背景技術

在半導體技術中，由于其特性，III族-V族(或者III-V族)半導體化合物用于形成各種集成電路器件，如高功率場效應晶體管、高頻率晶體管、或高電子遷移率晶體管(HEMT)。HEMT是場效應晶體管，在具有不同帶隙的兩種材料之間引入結(即異質結)作為溝道而不是摻雜區，正如通常用于金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的情況。與MOSFET相比，HEMT具有許多優良特性，這包括高電子遷移率以及在高頻率下傳播信號的能力等。

從應用角度來說，增強型(E型)HEMT具有許多優點。E型HEMT允許消除負極電壓電源并因而降低電路復雜性和成本。盡管具有如上所述的優良特性，但是一些挑戰也與開發基于III-V族半導體化合物的器件并存。針對這些III-V族半導體化合物的結構和材料的各種技術已經用于嘗試并進一步改進晶體管器件性能。

發明內容

為了解決現有技術中所存在的問題，根據本發明的一個方面，提供了一種半導體結構，該半導體結構包括：

第一III-V族化合物層；

第二III-V族化合物層，所述第二III-V族化合物層設置在所述第一III-V族化合物層上，并且在組成上與所述第一III-V族化合物層不同，其中，載流子溝道位于所述第一III-V族化合物層和所述第二III-V族化合物層之間；

源極部件和漏極部件，所述源極部件和所述漏極部件設置所述第二III-V族化合物層上；

柵電極，所述柵電極設置在位于所述源極部件和所述漏極部件之間的所述第二III-V族化合物層的上方；以及

載流子溝道耗盡層，所述載流子溝道耗盡層設置在所述第二III-V族化合物層上，其中，所述載流子溝道耗盡層采用等離子體沉積并且一部分所述載流子溝道耗盡層位于至少一部分所述柵電極的下方。

在一實施例中，位于所述柵電極下方的所述載流子溝道包括耗盡區。

在一實施例中，所述載流子溝道耗盡層耗盡一部分所述載流子溝道。

在一實施例中，半導體結構進一步包括氟(F)區，所述F區被嵌于所述柵電極下方的所述第二III-V族化合物層中。

在一實施例中，載流子溝道耗盡層位于所述源極部件和所述漏極部件的上面。

在一實施例中，半導體結構進一步包括介電保護層，所述介電保護層位于所述載流子溝道耗盡層下面且位于所述第二III-V族化合物層上面。

在一實施例中，所述源極部件和所述漏極部件每一個都不包含Au，而包含Al、Ti或Cu。

在一實施例中，所述第二III-V族化合物層包含AlGaN、AlGaAs、或AlInP。

在一實施例中，所述柵電極包含鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、鈦鎢(TiW)、鎢(W)、鎳(Ni)、金(Au)或銅(Cu)。

根據本發明的另一方面，還提供了一種半導體結構，該半導體結構包括：

氮化鎵(GaN)層，所述氮化鎵(GaN)層設置在襯底上；

氮化鋁鎵(AlGaN)層，所述氮化鋁鎵(AlGaN)層設置在所述GaN層上，其中，載流子溝道位于所述GaN層和所述AlGaN層之間；

源極部件和漏極部件，所述源極部件和所述漏極部件相間隔開并且設置在所述AlGaN層上；

柵電極，所述柵電極設置在位于所述源極部件和所述漏極部件之間的所述AlGaN層的上方；以及

載流子溝道耗盡層，部分所述載流子溝道耗盡層設置在所述柵電極和所述AlGaN層之間，其中，所述部分載流子溝道耗盡層位于所述載流子溝道的耗盡區的上面。

在一實施例中，所述載流子溝道耗盡層耗盡所述載流子溝道的所述耗盡區。

在一實施例中，半導體結構進一步包括氟(F)區，所述F區被嵌于所述柵電極下方的所述AlGaN層中。

在一實施例中，所述載流子溝道耗盡層包括氮化物層。

在一實施例中，半導體結構進一步包括介電保護層，所述介電保護層位于所述載流子溝道耗盡層下面且位于所述AlGaN層上面。

在一實施例中，所述源極部件和所述漏極部件每一個都不包含Au，而包含Al、Ti或Cu。

在一實施例中，所述柵電極包含鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、鈦鎢(TiW)、鎢(W)、鎳(Ni)、金(Au)或銅(Cu)。